基于ANSYS8.0的永磁直線電機的有限元分析及計算

電子通信論文編號:TX086        論文字數:19374,頁數:50
目 錄
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致謝   iii 
目錄   iv
第一章 緒論   1
1.1  直線電機的發展和應用  1
1.2  直線電機的分類  3
1.3  直線電機的工作原理  4
1.4  有限元分析及相關軟件的介紹  5
1.4.1有限元分析簡介  7
1.4.2通用有限元軟件ANSYS8.0  7
1.5 課題的主要意義和論文的主要工作   7
1.5.1課題的主要意義  7
1.5.2論文的主要工作   8
第二章  ANSYS 8.0及其在電磁場有限元計算中的應用  9
2.1  電磁場的有限單元法   9
2.1.1 基本方程   9
 2.1.2 位函數及邊界條件  9
2.1.3 有限元法的求解  11
2.2   電磁力計算方法   12 
2.2.1 虛功法   12
       2.2.2 MAXWELL張量法   12 
2.3  ANSYS有限元建模   14
2.4  網格的劃分和單元的選定   17
      2.4.1網格的劃分  17
      2.4.2單元的選定   17
2.5  邊界條件的加載   18
第3章 永磁直線電機的電磁場有限元仿真分析  20
3.1 永磁直線電機的磁場分析方法概述   20
3.2 永磁直線電機的磁場有限元仿真模型   20
3.2.1永磁直線電機的結構   20
3.2.2永磁直線電機磁場有限元模型的建立   21
3.3 永磁直線電機的磁場分析  23
        3.3.1永磁直線電機邊端效應   23
　　    3.3.2永磁直線電機齒槽效應   24
    3.3.3永磁直線電機磁場變化  24
第4章  永磁直線電機的力場特性的有限元仿真分析  25
4.1 永磁直線電機的矢量控制  25
4.2 推力和法向力與電流的大小的分析  27
         4.2.1推力和法向力與電流的大小關系  27
          4.2.2 推力系數   28
4.3 推力與法向力與電機電流相位的分析   28
          4.3.1推力與法向力電流相位關系  28
4.4 推力與法向力的波動問題   28
4.4.1永磁電機空載時的輸出力   29
4.4.2永磁電機額定電流下的輸出力   31
第五章　結論與展望   34
參考文獻   35
附錄 ANSYS8.0使用說明   36

摘     要
永磁直線電機是一種具有很高定位精度的新型電機。不同與其他勵磁的直線電機，它采用永磁體作為勵磁源。研究其磁場分布及力特性具有重要意義。相對于傳統的解析法，有限元數值分析可以縮短電機的設計周期及減少設計成本，可對直線電機的磁場及力得出精確的分析。ANSYS8.0是一種在工程中廣泛使用的有限元分析軟件，采用該軟件中的電磁場分析功能對永磁直線電機的磁場進行有限元的分析和計算，并在此分析的基礎上對永磁直線電機的力場做進一步的計算和分析，對永磁直線電機的設計具有重要的工程意義。
通過電磁場的有限元數值分析方法，利用通用有限元分析軟件ANSYS8.0建立平板型單邊永磁直線電機的有限元模型，分析其2維靜態磁場，得到初步的分析結果，并在這個分析的基礎上對永磁直線電機的力場進行了進一步的分析，計算直線電機的推力和法向力，結合永磁直線電機的靜態磁場，研究了永磁直線電機推力及法向力和電流變化的相互關系，對今后永磁直線電機的設計和研究具有一定的參考意義。

關鍵詞
永磁直線電機、有限元、ANSYS、電磁場、推力、法向力


Abstract
The permanent magnet linear motor is a kind of new electrical engineering that has the very high fixed position accuracy.The differents between the permanent linear motor and the type of non-permanent is that it adopts thepermanent be the source of dlux Opposite in traditional resolution method,Finite element analysis can shorten the design period of the electrical engineering and reduce to the design cost,it also can get the analysis of a precision tu the magnetic field and fotce of the linear motor the ansys8.0 is a finitr element analvtical software.
Throught the method of the Finite element for the electromagnetic analysis,we use ANSYS8.0 creat a model for the Permanent magnet lineat motor with finite element method.We analysis its 2-D setaic magnetic and get the first result. Then we analysis the force field by finish the analysis of its magetic field We calaulate the thrust and normal force combining the analysis of the permanent magnet linear motor,study the relationship between thecurrent and thrust,normal force.The work for this paper can give some help and advice to the study and design of the permanent linear motor

Keywords
PMLSM, ANSYS, FEM,Electromagnetic field, thrust, normal force